几种演化方程参数拟合及数值算法的比较文献综述

 2023-08-08 04:08

一、选题背景和意义:

2020年初新型冠状病毒肺炎席卷了中国内地的各个省份,对国家的生产建设及人民的生活造成了极大的影响。通过前序课程的学习,我们知道数学模型可以用于分析和研究传染病在人群中的传播规律,对疫情的发展进行一定的预测,对防控措施的及时有效性进行分析。

我们先构建如下模型,将人口分为六类,即易感者?(?);暴露者?(?);隔离者?(?),疑似感染者??(?),确诊感染者??(?)和移除感染者?(?)。其中假设?类人群暴露于病毒中,但不与社区隔离,?类个体与社区隔离。其中?(??)表示病毒在人群中的有效接触率,?为确诊感染者的比例。

除了上述模型,本课题旨在建立不同的数学模型(包括常微分方程模型、Caputo、Caputo–Fabrizio、 Atangana–Baleanu–Caputo 分数阶微分方程模型)描述传染病传播过程,计算基本再生数R0,分析传染病的地方病平衡点和无病的平衡点。针对该传染病的已经公开的统计数据,拟合模型参数的最佳取值,就不同的数学模型设计不同的数值方法,并对不同的数值方法进行精度比较。

二、课题关键问题及难点:

关键问题:

传染病的传播带有一定的发展性,我们假设模型中的参数是随时间变化的变量。根据在传染病传播过程中实际数据,画出散点图。通过对实际情况和各个参数的散点图的分析,根据散点图特点,选择多项式函数等常见初等函数或随机变量的分布函数,对参数进行估计,最后通过拟合的方法确定这些参数的取值。从而得到传染病传播数学模型的具体形式。

难点:

该课题的难点在于,由于数据的有限性及低可靠性,需要我们对已有的模型进行一定的改造,使其适应已有的数据,便于分析。此外,带有分数阶导数的微分方程模型的运用也有一定的挑战,需要相关预备知识的学习和若干定理的证明。

三、文献综述(或调研报告):

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